Nova molekulo por vaste pligrandigi sunenergian potencialon

Ne nur la suno estas la plej abunda energifonto konata de la homo, ĝi estas senfine renovigebla, tiel longe kiel ĝi ankoraŭ estas tie. Ĝi daŭre generas mirindajn kvantojn da energio ĉiutage, pluve aŭ brilas. Sunenergio povas esti kolektita kaj stokita en multaj malsamaj manieroj, kaj la uzo de suna energio ne elsendas forcej-efikaj gasoj, kiuj povas helpi redukti la efikon de klimata ŝanĝo. Pro ĉi tiuj kialoj, suna energio iĝas pli vaste elektita kiel la ĉeffonto por renoviĝanta energio. Estas nur demando de tempo ĝis la homaro trovos manierojn pli efike uzi sunenergion - kiel ekzemple la novigo priskribita sube.

Manipulado de sunlumo

Ekzistas du ĉefaj specoj de sunenergio: fotovoltaiko (PV), kaj koncentrita sunenergio (CSP), ankaŭ konata kiel suna termika energio. Fotovoltaiko konvertas sunlumon rekte en elektron uzante sunĉelojn en sunpaneloj. Koncentrita sunenergio uzas sunlumon por varmigi likvaĵon kiu generas vaporon kaj funkciigas turbinon por krei energion. PV nuntempe konsistas el 98% de tutmonda sunenergio, kun CSP kiel la ceteraj 2%.

PV kaj CSP varias laŭ la maniero kiel ili estas uzitaj, la energio kiu estas produktita, kaj la materialoj kiuj estas uzitaj en ilia konstruo. La efikeco de la energio kiu estas produktita kun PV restas konstanta kun la grandeco de la sunpanelo, signifante ke uzi pli malgrandan super pli granda sunpanelo ne pliigos la indicon de energiproduktado. Ĉi tio estas pro la komponantoj de Balance-of-System (BOS), kiuj ankaŭ estas uzataj en sunpaneloj, kiuj inkluzivas la aparataron, kombinaĵajn skatolojn kaj invetiloj.

Kun CSP, pli granda estas pli bone. Ĉar ĝi uzas la varmecon de la sunaj radioj, ju pli da sunlumo kolektebla des pli bone. Tiu ĉi sistemo estas tre simila al la fosilifuelaj elektrocentraloj uzataj hodiaŭ. La plej grava diferenco estas ke CSP uzas spegulojn kiuj reflektas la varmecon de sunlumo por varmigi fluidojn (anstataŭ bruligi karbon aŭ tergason), kiuj generas vaporon por turni turbinojn. Ĉi tio ankaŭ igas CSP bone taŭga por hibridaj plantoj, kiel kombincikla gasturbino (CCGT), kiuj uzas sunenergion kaj tergason por turni turbinojn, generante energion. Kun CSP, la energiproduktado de envenanta suna energio donas nur 16% netan elektron. CCGT-energioproduktado donas ~55% netan elektron, multe pli ol CSP sole.

De humilaj komencoj

Anders Bo Skov kaj Mogens Brøndsted Nielsen de la Universitato de Kopenhago provas evoluigi molekulon kiu kapablas rikolti, stoki kaj liberigi sunenergion pli efike ol PV aŭ CSP. Uzante la sistemon dihidroazuleno/vinil hepta fulveno, mallonge DHA/VHF, la paro faris grandajn paŝojn en sia esplorado. Unu problemo kiun ili renkontis komence estis ke ĉar la stoka kapacito de la DHA/VHF-molekuloj pliiĝis, la kapacito teni la energion dum plilongigita tempodaŭro malpliiĝis. Mogens Brøndsted Nielsen, profesoro de la Sekcio de Kemio, diris: "Nekonsiderante kion ni faris por malhelpi ĝin, la molekuloj ŝanĝus sian formon reen kaj liberigus la stokitan energion post nur unu aŭ du horoj. La atingo de Anders estis ke li sukcesis duobligi la energian densecon en molekulo kiu povas teni sian formon dum cent jaroj. Nia nura problemo nun estas kiel ni igas ĝin liberigi la energion denove. La molekulo ne ŝajnas voli ŝanĝi sian formon denove."

Ĉar la formo de la nova molekulo estas pli stabila, ĝi povas teni la energion pli longe, sed ĝi ankaŭ faciligas labori kun ĝi. Estas teoria limo al kiom da energio aro unuo de molekuloj povas teni, tio estas nomita energidenseco. Teorie 1 kilogramo (2.2 funtoj) de tielnomita "perfekta molekulo" povas stoki 1 megajoule da energio, signifante ke ĝi povas teni la maksimuman kvanton de energio kaj liberigi ĝin laŭbezone. Ĉi tio estas proksimume sufiĉe da energio por varmigi 3 litrojn (0.8 galonoj) da akvo de ĉambra temperaturo ĝis bolado. La sama kvanto de la molekuloj de Skov povas varmigi 750 mililitrojn (3.2 kvartoj) de ĉambra temperaturo ĝis bolado en 3 minutoj, aŭ 15 litrojn (4 galonoj) en unu horo. Dum la DHA/VHF-molekuloj ne povas stoki tiom da energio kiel "perfekta molekulo", ĝi estas signifa kvanto.

La scienco malantaŭ la molekulo

La DHA/VHF-sistemo estas kunmetita de du molekuloj, DHA, kaj VHF. La DHA-molekulo respondecas pri stokado de la sunenergio, kaj VHF liberigas ĝin. Ili faras tion ŝanĝante formon kiam enkondukitaj al eksteraj stimuloj, ĉi-kaze sunlumo kaj varmo. Kiam DHA estas eksponita al sunlumo ĝi stokas la sunenergion, per tio la molekulo ŝanĝas sian formon al la VHF-formo. Kun la tempo, VHF kolektas varmecon, post kiam ĝi kolektis sufiĉe, ĝi revenas al sia DHA-formo kaj liberigas la sunenergion.

Fine de la tago

Anders Bo Skov estas sufiĉe ekscitita pri la nova molekulo, kaj kun bona kialo. Kvankam ĝi ankoraŭ ne povas liberigi energion, Skov diras "Kiam temas pri stokado de suna energio, nia plej granda konkurenco venas de litio-jonaj baterioj, kaj litio estas venena metalo. Mia molekulo liberigas nek CO2, nek aliajn kemiajn komponaĵojn dum laboro. Ĝi estas 'sunlumo en-potenca eksteren'. Kaj kiam la molekulo eluziĝas unu tagon, ĝi degradas al koloraĵo, kiu troviĝas ankaŭ en kamomilaj floroj." Ne nur la molekulo estas uzata en procezo, kiu liberigas malmulte al neniu forcej-efikaj gasoj dum sia uzo, kiam ĝi poste degradas, ĝi faras tion en inertan kemiaĵon kiu estas nature trovita en la medio.